CN100412951C - 磁性记录媒体及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种磁性记录媒体，其包括：一非磁性基底；一位于该非磁性基底上的反铁磁层；及一位于该反铁磁层上的磁记录层，其中，所述磁记录层包含大量基本直立在该反铁磁层上的碳纳米管，且该碳纳米管内部含有磁性粒子。本发明通过碳纳米管的管壁使各个磁性粒子相互分离，其可具有高磁记录密度，超低媒体噪声；并且，反铁磁层的设置可使其具有高热稳定性。本发明还提供该磁性记录媒体的制作方法。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种磁性记录媒体及其制作方法，尤其是一种具高磁记录密度的磁性记录媒体及其制作方法。
【背景技术】
目前，磁性记录媒体可分为水平磁性记录媒体、垂直磁性记录媒体及混合式磁性记录媒体，其广泛应用于个人计算机及工作站。更高容量，更低价格以及超低噪声的磁性记录媒体长久以来一直是一重要的课题。
现有的磁性记录媒体为多磁区晶粒(Multi-Domain Crystal)的集合体。对于多磁区晶粒，其具有较大的磁壁能量(Domain Wall Energy)，其总能量Emulti为其静磁能Ems1与磁壁能量Ewall之和，而该磁壁能量Ewall＝r×L/D，其中，r为单位面积的磁壁能量，L为磁性晶粒的长度，D为磁性晶粒的宽度；因此Emulti＝Ems1+Ewall＝1.7Ms 2×D+r×L/D，其中Ms为磁性晶粒的饱和磁矩(SaturationMagnetization Moment)。对于多磁区晶粒，为使多磁区晶粒稳定，上述总能量计算公式应满足条件 因此可计算得
而当磁性粒子的尺寸达到纳米级时，磁性记录媒体则为单磁区晶粒(Single Domain Crystal)的集合体，由于单磁区晶粒的磁壁能量为零，单磁区晶粒的总能量Esin gie仅等于其静磁能Ems2，即Esin gle＝Ems2＝2π×Ms 2×L。
通过比较Emulti与Esin gle的大小，可以得知：单磁区晶粒的总能量较多磁区晶粒的总能量大；因此，单磁区晶粒的矫顽力较多磁区晶粒的矫顽力大，进而可使得磁记录位的尺寸愈小，其可获得更高的磁存储密度。
然而，由于目前采用的磁性记录媒体，大多是通过溅射沉积铁磁粒子而形成的铁磁层，该铁磁层中的磁性粒子呈连续分布状态；当该磁性粒子的尺寸不断减小时，甚至达到单磁区尺寸，铁磁层中的磁性粒子间因缺乏足够的间隔，磁性粒子间的磁交换耦合(Exchange Coupling)过强，从而导致噪声过多以致读取失败。并且，晶粒尺寸的减小，将导致与晶粒体积相关的磁各向异性能的减小，进而导致磁性记录媒体的热稳定性差，也会导致存取失败。因此，当前的磁性记录媒体的磁晶粒子的尺寸不能过小，从而导致其磁记录密度难以进一步提升，以满足更高存储容量之需求。
有鉴于此，有必要提供一磁性记录媒体，其可具有高磁记录密度、超低媒体噪声及高热稳定性等特点。
【发明内容】
下面将以若干实施例说明一种磁性记录媒体及其制作方法，其可具有高记录密度、超低媒体噪声、高热稳定性之特点。
为实现上述内容，提供一种磁性记录媒体，其包括：
一非磁性基底；
一位于该非磁性基底上的反铁磁层；及
一位于该反铁磁层上的磁记录层，其中，所述磁记录层包含大量基本直立在该反铁磁层上的碳纳米管，且该碳纳米管内部含有磁性粒子。
所述非磁性基底包括玻璃基底及表面形成有磷化镍膜层的铝基底。
所述反铁磁层的材质为钴氧化物、镍氧化物、铬氧化物、或铁氧化物。
所述反铁磁层的厚度为50nm～200nm。
所述碳纳米管包括单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、或其混合。
所述碳纳米管的壁厚为2nm～20nm。
所述碳纳米管的内径为5nm～50nm。
所述碳纳米管的高度为10nm～100nm。
优选的，所述碳纳米管的高度为10nm～50nm。
所述磁性粒子的高度为10nm～100nm。
优选的，所述磁性粒子的高度为10nm～50nm。
所述磁性粒子包括单磁区铁磁粒子。
优选的，所述单磁区铁磁粒子包括CoCr单磁区晶粒、CoX单磁区晶粒、CoCrY单磁区晶粒及CoCrYZ单磁区晶粒，其中，X代表Ni、P及Fe，Y代表Ta、Pt、Pd及Mo，Z代表N、O、P及Ar。
以及，提供一种磁性记录媒体的制作方法，其包括以下步骤：
提供一非磁性基底；
在上述非磁性基底上形成一反铁磁层；
以上述反铁磁层作为催化剂层，在其上形成大量碳纳米管；
在上述碳纳米管内形成磁性粒子，该磁性粒子的粒径与碳纳米管的内径相匹配。
所述反铁磁层的形成方法包括蒸镀法及反应气体溅射沉积法。
所述碳纳米管的形成方法包括化学气相沉积法。
优选的，所述化学气相沉积法包括热化学气相沉积法、等离子体增强化学气相沉积法及微波辅助等离子体化学气相沉积法。
所述在碳纳米管内形成磁性粒子的方法包括无电镀法(ElectrolessPlating)、直流磁控溅射法及射频溅射法。
所述非磁性基底包括玻璃基底及表面形成有磷化镍膜层的铝基底。
所述反铁磁层的材质为钴氧化物、镍氧化物、铬氧化物、或铁氧化物。
所述磁性粒子包括单磁区铁磁粒子。
优选的，所述单磁区铁磁粒子包括CoCr单磁区晶粒、CoX单磁区晶粒、CoCrY单磁区晶粒及CoCrYZ单磁区晶粒，其中，X代表Ni、P及Fe，Y代表Ta、Pt、Pd及Mo，Z代表N、O、P及Ar。
相对于现有技术，本技术方案所提供的磁性记录媒体，其通过大量分立且端部基本相互平齐的内含磁性粒子的碳纳米管形成磁记录层，因此该磁性记录媒体的磁记录密度更高，其密度可达1000Gbits/in2及以上；且，碳纳米管的管壁使各个磁性粒子相互分离，有利于抑制该磁性记录媒体中相邻记录位间的交换耦合(Exchange-Coupling)而产生的媒体噪声；在该磁性记录媒体的磁记录层与非磁性基底间设置一反铁磁层，其可通过磁记录层与该反铁磁层的耦合作用来提升该磁性记录媒体的热稳定性；另外，由于碳纳米管具有较佳的机械性能及热性能，故无须在磁记录层的上表面形成一保护层。
【附图说明】
图1是本发明第一实施例非磁性基底的剖面示意图。
图2是本发明第一实施例在非磁性基底上形成有反铁磁层的剖面示意图。
图3是本发明第一实施例在反铁磁层上生长有碳纳米管的剖面示意图。
图4是本发明第一实施例在碳纳米管内形成磁性粒子而形成的磁性记录媒体的剖面示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图将对本发明实施例作进一步的详细说明。
参见图4，本发明第一实施例提供一磁性记录媒体10，其包括一非磁性基底1，一形成在磁性基底1上的反铁磁层2，一位于反铁磁层2上的磁记录层3。
其中，非磁性基底1可选用玻璃基底，或表面形成有磷化镍膜层的铝基底(NiP/Al基底)等，本实施例中选用玻璃基底作为非磁性基底1。
反铁磁层2的材质可选用钴氧化物、镍氧化物、铬氧化物及铁氧化物；本实施例中选用钴氧化物作为反铁磁层的材质。该反铁磁层2的厚度可为50nm～200nm。
磁记录层3包含大量内部含有磁性粒子32的碳纳米管31，其厚度取决于碳纳米管31的高度。该大量碳纳米管31基本相互平行且基本直立排列在反铁磁层2上，其两端基本相互平齐以获取一平整的磁记录层上表面。碳纳米管31的高度可为10nm～100nm，优选的，其高度为10nm～50nm。碳纳米管31可为单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、或其混合，其管壁310的厚度为2nm～20nm，碳纳米管31的内径为5nm～50nm；本实施例中选用单壁碳纳米管。磁性粒子32的粒径与碳纳米管31的内径相匹配，其粒径的范围为5nm～50nm；该磁性粒子32可选用CoCr单磁区晶粒、CoX单磁区晶粒、CoCrY单磁区晶粒及CoCrYZ单磁区晶粒等单磁区铁磁粒子，其中，X代表Ni、P及Fe，Y代表Ta、Pt、Pd及Mo，Z代表N、O、P及Ar；本实施例选用CoCr单磁区晶粒。
该磁性记录媒体10可为水平磁性记录媒体、垂直磁性记录媒体、或混合式磁性记录媒体。在该磁性记录媒体10中，碳纳米管31的管壁310作为磁性粒子32的晶粒分离边界，单个内部含有磁性粒子32的碳纳米管31作为一个磁记录位，其可有效抑制因相邻磁记录位间的交换耦合作用产生的媒体噪声；且每个磁记录位的大小为碳纳米管31的管壁310厚度与磁性粒子32的粒径大小之和，即单个磁记录位的大小范围为9nm～90nm；因此，其使得整个磁性记录媒体10的磁记录密度可达1000Gbits/in2(十亿位每平方英寸)及以上；当磁记录位的大小为10nm时，其磁记录密度甚至可达2500Gbits/in2。并且，由于非磁性基底1与磁记录层3之间反铁磁层2的存在，其可通过反磁铁层与磁记录层间的磁耦合作用，达成磁性记录媒体10的高热稳定性。另外，由于碳纳米管31具有较佳的机械性能及热性能，磁记录层3具有较佳的抗磨损性能，故无须在磁记录层3上形成一保护层，进而可使得读/写磁头直接与磁记录层3接触，提高磁性记录媒体的空间利用率。
下面将详细描述上述磁性记录媒体的制作方法。
参见图1～图4，该磁性记录媒体10的制作方法，其包括以下步骤：
首先，提供一非磁性基底1，该非磁性基底1可选用玻璃基底，或表面形成有磷化镍膜层的铝基底(NiP/Al基底)等，本实施例中选用玻璃基底作为非磁性基底1。
接着，在上述玻璃非磁性基底1上形成一反铁磁层2。该反铁磁层2的材质可选用钴氧化物、镍氧化物、铬氧化物及铁氧化物等。该反铁磁层2可采用蒸镀法及反应气体溅射沉积法等方法形成；本实施例中采用反应气体溅射沉积法，将上述玻璃非磁性基底1置于一真空腔室，并向该真空腔室连续充入保护气体氩气及反应气体氧气；采用激光束轰击置于该真空腔室的钴基靶材，进而在上述玻璃非磁性基底1上形成一钴氧化合物层，该钴氧化合物层的厚度可通过控制沉积时间来控制，可选为50nm～200nm。
然后，将上述反铁磁层2作为催化剂层，在其上形成大量碳纳米管31。具体步骤为：以上述由钴氧化合物形成的反铁磁层2作为催化剂层，采用热化学气相沉积法、等离子体增强化学气相沉积法或微波辅助等离子体化学气相沉积法等化学气相沉积法在反铁磁层2上生长出基本相互平行排列且基本直立的大量碳纳米管31；通过其生长条件的控制，可使该大量碳纳米管31为单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、或两者的混合，本实施例中为单壁碳纳米管；且该大量碳纳米管31的内径大小为5nm～50nm；其高度为10nm～100nm，优选的，其高度为10nm～50nm；其管壁310的厚度范围为2nm～20nm；该大量碳纳米管31中各相邻碳纳米管的两端部基本相互平齐，以获取一较平滑的磁记录层上表面。
最后，在上述碳纳米管内形成磁性粒子，该磁性粒子的粒径与碳纳米管的内径相匹配。具体步骤为：采用无电镀法、直流磁控溅射法或射频溅射法等方法，在上述大量碳纳米管31内生长出粒径与该大量碳纳米管31的内径相匹配的单磁区磁性粒子32，以充填碳纳米管31，进而获得一磁性记录媒体10。其中，单磁区磁性粒子32可为CoCr单磁区晶粒、CoX单磁区晶粒、CoCrY单磁区晶粒及CoCrYZ单磁区晶粒等，其中，X代表Ni、P及Fe，Y代表Ta、Pt、Pd及Mo，Z代表N、O、P及Ar。由碳纳米管31的内径范围为5nm～50nm；高度为10nm～100nm，优选为10nm～50nm；因此，磁性粒子32的粒径范围为5nm～50nm；磁性粒子32的高度不高于碳纳米管32，其范围为10nm～100nm，优选为10nm～50nm。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，如适当变更反铁磁层或磁性粒子的种类、采用其它方法形成反铁磁层、采用其它方法生长碳纳米管、采用其它方法在碳纳米管中形成磁性粒子等等设计以用于本发明；只要其不偏离本发明的技术效果均可。这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。
Claims (18)
1. 一种磁性记录媒体，其包括：一非磁性基底；一位于该非磁性基底上的反铁磁层；及一位于该反铁磁层上的磁记录层；其特征在于，所述磁记录层包含大量基本直立在该反铁磁层上的碳纳米管，且该碳纳米管内部含有磁性粒子。
2. 如权利要求1所述的磁性记录媒体，其特征在于所述非磁性基底包括玻璃基底及表面形成有磷化镍膜层的铝基底。
3. 如权利要求1所述的磁性记录媒体，其特征在于所述反铁磁层的材质为钴氧化物、镍氧化物、铬氧化物、或铁氧化物。
4. 如权利要求1所述的磁性记录媒体，其特征在于所述反铁磁层的厚度为50nm～200nm。
5. 如权利要求1所述的磁性记录媒体，其特征在于所述碳纳米管包括单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、或其混合。
6. 如权利要求1所述的磁性记录媒体，其特征在于所述碳纳米管的壁厚为2nm～20nm。
7. 如权利要求1所述的磁性记录媒体，其特征在于所述碳纳米管的内径为5nm～50nm。
8. 如权利要求1所述的磁性记录媒体，其特征在于所述碳纳米管的高度为10nm～100nm。
9. 如权利要求8所述的磁性记录媒体，其特征在于所述碳纳米管的高度为10nm～50nm。
10. 如权利要求8所述的磁性记录媒体，其特征在于所述磁性粒子的高度为10nm～100nm。
11. 如权利要求9所述的磁性记录媒体，其特征在于所述磁性粒子的高度为10nm～50nm。
12. 如权利要求1所述的磁性记录媒体，其特征在于所述磁性粒子包括单磁区铁磁粒子。
13. 如权利要求12所述的磁性记录媒体，其特征在于所述单磁区铁磁粒子包括CoCr单磁区晶粒、CoX单磁区晶粒、CoCrY单磁区晶粒及CoCrYZ单磁区晶粒，其中，X代表Ni、P及Fe，Y代表Ta、Pt、Pd及Mo，Z代表N、O、P及Ar。
14. 一种磁性记录媒体的制作方法，其包括以下步骤：
提供一非磁性基底；
在上述非磁性基底上形成一反铁磁层；
以上述反铁磁层作为催化剂层，在其上形成大量碳纳米管；
在上述碳纳米管内形成磁性粒子，该磁性粒子的粒径与碳纳米管的内径相匹配。
15. 如权利要求14所述的磁性记录媒体的制作方法，其特征在于所述反铁磁层的形成方法包括蒸镀法及反应气体溅射沉积法。
16. 如权利要求14所述的磁性记录媒体的制作方法，其特征在于所述碳纳米管的形成方法包括化学气相沉积法。
17. 如权利要求16所述的磁性记录媒体的制作方法，其特征在于所述化学气相沉积法包括热化学气相沉积法、等离子体增强化学气相沉积法及微波辅助等离子体化学气相沉积法。
18. 如权利要求14所述的磁性记录媒体的制作方法，其特征在于所述在碳纳米管内形成磁性粒子的方法包括无电镀法、直流磁控溅射法及射频溅射法。
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